淺析天然氣站場空冷器降噪的設計措施

董蒙蒙

摘 要：噪聲超標是天然氣站場運行過程中一種常見現象，為滿足國家環保要求，需要對站場進行噪聲控制。本文以空冷器為研究對象，分析天然氣站場空冷器降噪設計措施，從設計原則、降噪器選型和設計方案等方面展開，以提高空冷器噪聲控制效果。

關鍵詞：天然氣站場;空冷器;降噪設計

環保理念的深入使得降噪處理成為天然氣站場日常管理的重點工作之一，其中對空冷器噪聲的控制又作為主要針對對象。空冷器常出現噪聲的原因是風機運行，包括葉輪振動、構件摩擦、電磁噪聲等。為盡可能降低天然氣站場噪聲對周邊環境的影響，需要針對空冷器降噪設計進行重點分析。

1 空冷器降噪設計原則

天然氣站場常見空冷器內部一般包括四組風機，當設備正常運行時產生的平均噪聲在100dB（A）左右。由于空冷器運行將空氣作為介質，且存在于室外，其噪聲具備傳播距離遠、影響程度大的特點。根據國家工業生產噪聲排放指標要求，位于居住區、療養區、學校等區域的天然氣站場，其晝間噪聲應控制在50～60dB（A）之間，夜間噪聲排放則應在50dB（A）之內[1]。為滿足環保標準要求，空冷器降噪設計需遵循以下原則：第一，降噪設計方案需充分滿足工業噪聲排放指標的要求，并結合天然氣站場所在區域環境特點進行設計。第二，降噪設計方案應在滿足適用性、科學性的基礎上，合理控制實施成本及實施難度。第三，所選取的降噪設備運行不可對空冷器的的正常運行造成不利影響。第四，使用降噪設備后，系統通風散熱性能不變。

2 空冷器降噪設備選型

天然氣站場空冷器噪聲控制主要途徑包括聲源、傳播途徑和影響主體控制三種形式，其中聲源控制和途徑控制效果更佳，但考慮到降噪方案實施的經濟性，一般選用傳播途徑控制法。

①消聲器。結合空冷器噪聲發出特點，消聲器包括進風型和出風型兩種。其中，進風型消聲器安裝在空冷器下端的進風口處，例如，選用鋼結構的消聲器，配合無堿平紋玻璃纖維布和吸聲棉，以應對進風口風量大帶來的噪聲。排風型消聲器的消聲原理為，利用呈平行方式排列的管體吸聲體對產生的噪聲進行處理，該裝置的主要結構包括鋁合金板、蜂窩芯等，吸聲及隔音效果俱佳，通常消聲能力可達到30dB（A）。同時，該類型的消聲器還具備優良的防水、防火、耐腐蝕性能，使用壽命更長;②消聲擋板。消音擋板一般與消聲器結合使用，安裝完消聲器后，在空冷器消聲器周圍安裝擋板，對未能被消聲器順利消除的噪聲進行阻隔，強化消聲效果。消聲擋板主材包括鋁合金板和穿孔板，消音效果同樣在30dB（A）左右。

3 空冷器降噪總體方案

3.1 空冷器降噪設計

進風口及出風口消聲設備的核心結構為消聲片，消聲片在施工現場完成組裝，其尺寸大小、排布密度等需根據空冷器的進風量、天然氣站場周邊環境特點等條件進行選擇。消聲設備的消聲性能與材料選取直接相關，在設計時，可參考如下方案：第一，選用超細吸聲棉，該材料內部疏密程度適中、化學性質穩定，因此帶來的吸聲效果也更為理想。例如，要求使用容重在48kg/m3以上的吸聲棉，保證材料含水率不超過1%、憎水率不低于98%。第二，無堿平紋玻璃纖維布材料也應具備優良的憎水性。第三，吸聲棉圍護板的厚度應在0.8mm以上，選用穿孔板在20%、孔徑在2.5～3mm的穿孔板。第四，消音片框架材料表面鍍鋅，要求鍍鋅密度在120g/m2以上。第五，消音片的導流尖使用0.8mm厚的鍍鋅板，在其表面噴涂靜電粉末，為保證消音片的使用壽命，要求噴涂厚度在80mm以上。

3.2 降噪設計方案評估

在天然氣站場空冷器降噪設計中，應充分滿足降噪處理不影響機組正常運行的原則。為檢驗降噪設計是否給風機運行帶來不利影響及消聲設備的運行質量，研究8臺空冷器風機經降噪處理后，熱交換、壓力損失及功率損失情況。

①安裝消聲設備后，空冷器出風口的出風速度為10.38m/s，利用方程 ，計算得出8臺風機的熱交換量為16465.7kW，低于風機總負荷的10298.3kW，判定降噪設計方案實施后，空冷器的熱量交換情況符合要求[2];②消聲設備所帶來的壓力損失分為摩擦力損失和局部壓力損失。利用公式? 和? 計算得出風機摩擦力損失和局部壓力損失分別為0.15Pa和131.13Pa，得到最終的壓力損失為131.28Pa。此時的阻塞為0.5，通透率在60%左右，符合空冷器正常運行要求;③在功率損失方面，設未安裝消聲設施前風機的進風口風速為v0，安裝后風速變為v。利用公式 ，計算得出每臺消聲設備的損失功率為432W。若安裝每臺風機安裝20組消聲器的標準，總損失功率為8640W，每臺風機的功率損失為1080W。天然氣站空冷器的一般額定功率在30kW，相較于額定功率，安裝消聲設備后產生的功率損失很小，因此可視為對風機的正常運行無明顯影響。

4 結論

天然氣站場空冷器降噪設計應將噪聲阻隔與噪聲消除兩種方法相結合，構建完善、高效的消聲系統。在設計過程中，除保證消聲性能外，重點關注消聲設備安裝對空冷器運行的影響，確保經降噪處理后，空冷器運行發出的噪聲滿足國家工業噪聲排放指標要求，又可始終保持正常的運行狀態，提高天然氣站場運行效益。

參考文獻：

[1]趙立丹.天然氣站場空冷器降噪的設計措施[J].油氣田地面工程，2017，36（9）：39-41.

[2]王磊，侯志強，蔡強.天然氣長輸管道增壓站空冷器降噪設施研究[J].內燃機與配件，2018（5）：243-245.